TCP IP网络层谜云之ICMP

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腾讯、淘宝、金山网络,实习生我该何去何从 | TCP/IP网络层谜云

2011-04-27

TCP/IP网络层谜云之ICMP

文章分类:Java编程 本文上接《TCP/IP网络层谜云http://java-mzd.iteye.com/blog/1019088

十四。为什么需要ICMP?

因为IP协议不提供可靠性且不能保证信息传递,因此发生问题时,通知发送人是很重要的。(IP协议是一种不可靠的协议,无法进行差错控制。但IP协议可以借助其他协议来实现这一功能,如ICMP)

十五。什么是ICMP?

ICMP: Internet Control Message Protocol 即Internet消息控制协议。

ICMP定义了一套差错报文控制报文,用于用户主机与路由之间交换不可到达地址、网络拥塞、重定向到更好的路径、报文生命周期超时等信息。

ICMP协议是一种提供(有关阻止数据包传递的)网络故障问题反馈信息的机制。(针对阻止数据包传递或者网络故障。)它让TCP等上层协议能够意识到数据包没有送达目的地。 关于ICMP与TCP的差错控制对比?

比如主机A到主机B的通信,中间Router r1 到Router r2 的网络连接断了。

通过ICMP,则可以快速诊断出出错原因,并且报告主机。(差错诊断)

TCP的差错控制,主要是体现在,网络断了,收不到确认回复,TCP会一直再次发送数据包,直到收到确认回复。(差错处理)

ICMP提供一组易懂的出错报告信息。发送的出错报文返回到发送原数据的设备,因为只有发送设备才是出错报文的逻辑接受者发送设备随后可根据ICMP报文确定发生错误的类型,确定如何才能更好地重发失败的数据报。但是ICMP唯一的功能是报告问题而不是纠正错误,纠正错误的任务由发送方完成。

十六。ICMP协议有哪些数据包?

**一个ICMP数据包实际上就是一个(数据部分为ICMP协议数据的)**IP数据包。

IP头

ICMP头 Type

Code

Checksum ICMP数据

如前所述,ICMP主要分为差错报文控制报文

差错报文包括:目标不可到达(网络、协议、主机、端口不可到达;禁止分割、目标网络不认识、目标主机不认识等等)、超时、参数问题、重定向(网络重定向、主机重定向等)等等

控制报文包括:请求回显(ping请求)、回显应答(ping应答)、地址掩码请求、地址掩码应答等等

如上,我们可以发现,同一类型的错误(不可到达)可能有不同种类(网络不可到达、主机不可到达),因此,我们使用type来code两个标志来确定一个具体的错误。

因为需要指出具体是哪个主机上的哪个程序发出的信息没有到达。

因此,每一个ICMP的错误消息,应该包含:

1.具体的错误类型(Type/code 决定)

2.引发ICMP错误消息的数据包的完全IP包头(哪个主机的数据)

3.数据报的前8个字节----UDP报头或者TCP中的port部分(主机上的哪个程序)

因此,ICMP错误消息的格式应该为如下: Type(8)

Code(8)

Checksum(16) Unused(32) Internet Header +64 Bits of Original Data Datagram

控制报文因为控制的消息各不相同,所以有所差异。下面分析下请求回显(ping)和回显应答,其他的消息,大家可以触类旁通。


Type

Code

Checksum Identifier

Sequence Number Data

当主机**A需要知道和主机B通信的状况(信息传递延时、丢包率)时,我们该怎么办呢?** 我们可以参考声纳和雷达的原理:主机A发送一个ICMP回显请求(type=8,code=0)报文,数据域中存放当前时间T1,目的IP为主机B。主机B收到该ICMP回显请求报文后,将目的IP和源IP调换位置,其他信息都不变(Indentifier,Sequence Number),回复一个ICMP回显应答(type=0,code=0)。主机A收到改ICMP回显应答的时间为T2。则,到主机B的通信时间为:T2-T1。

又因为,要考虑丢包,所以我们向主机B发送多个回显请求,用Sequence Number来区分各个请求,根据Sequence Number,即可知道应答对应的请求数据包。

Ping命令就是这样的一个实现,其实我们在命令行下输入ping ip命令时,就是调用Ping程序。Ping程序根据输入的IP(域名)封装ICMP请求应答,发送出去,并且接受ICMP回显应答,进行解析,输出。

关于超时:IP报头中的生存期(TTL)属性,用来控制报文段在网络中的生存期。

试想一下,当网络中的某些路由出现问题,Router A将IP a 的下一跳路由为Router B。同时在Router B中,又将IP a 的下一跳路由为 Router A。那么显然,两个路由器之将会间形成回路,通往网段a的数据包,将会一直在两个路由之间发送,导致网络流量爆炸,同时,数据包也无法正确的到达网络a。

因此,当IP数据包每经过一个路由器时,路由器将IP数据包中的TTL值减一。当TTL值为0时,路由器判断数据包超时,发送ICMP超时信息给源主机。

当我们想知道:从主机**A发送到主机B的数据包在网络中都经过了哪些路由器的时候,我们有什么办法呢?** 我们知道,当IP数据包在路由中出错时,路由器会向发送源发送一个ICMP错误报文,发送端从该ICMP错误报文中,可以得到该路由的IP。

我们可以利用此原理。要得到从主机A到目标主机B之间的所有路由的IP,那么我们必须让IP数据包在每个路由器中都出错一次。

又因此,TTL值在经过的每个路由器中都会减1。因此,我们可以利用TTL的超时信息,在每个路由中都发生一次。即可得到从从主机A到主机B之间的所有路由的IP。

PS.怎么判断数据包正确到达了目标主机B?

当IP数据包到达了目标主机,将不会再发送TTL超时错误。而且在目标主机B中,没有运行相对应的应用层程序,因此,将没有程序会回应我们发送的IP数据包。那么,我们将如何知道IP数据包已经到达了目标主机呢?

我们可以为数据包分配一个目标主机几乎不可能监听的端口,从而,当IP数据包到达目标主机后,目标主机会回复相应的”不可到达、端口不可到达”的ICMP错误信息,从而,我们可以确认IP数据包已经到达了目标主机。

综上,我们可以:源主机A发送IP数据包,IP为目标主机B,port几乎不可能监听的port,TTL从一开始一直往上增加,直道收到来自主机B的ICMP 不可到达(端口不可到达)信息。

Tracerouter 命令就是实现这样功能的一个程序。我们可以通过tracerouter ip来调用此功能。

PS.因为每次路由时的路由路径可能不一样,那么在tracerouter过程中,我们又如何解决这个问题?

而且,如果目标主机正好监听了这一我们认为不可能监听的端口呢?

针对这些问题,欢迎各位读者回答。

PS。这是第四次更改了。。希望JE别抽风了。。让他们正常显示吧。。

这年头,每个用心写总结的人。。你们都伤不起啊。。。

好不容易写了一周啊。。

从2000写到8000啊。。又从8000改到4000啊。。又从4000改到6600啊

写了改

改了啊。。

伤不起啊。。

好不容易写好了。。

JE还不给力。。显示不正常啊。。

又重新写了后面两个大问题好几遍啊。。好几遍啊

伤不起啊。。。

24 腾讯、淘宝、金山网络,实习生我该何去何从 | TCP/IP网络层谜云

2 楼 leelege 2011-05-04 引用

感谢楼主分享 期待更多内容~~ 1 楼 cosina 2011-04-28 引用

学倒不少! 继续写哈哈

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